高考物理二轮专题学案9用动力学和功能关系处理力学

1、学案,9,用动力学和功能关系处理力学,综合题,(,二,),【高考定位】,1,匀变速直线运动、平抛运动及圆周,运动规律,2,受力分析与牛顿运动定律,3,动能定,理、机械能守恒定律,归纳考点,(2009,山东,24),如图,1,所示，某货场需,将质量为,m,1,100 kg,的货物,(,可视为,质点,),从高处运送至地面，为避免货,物与地面发生撞击，现利用固定于,地面的光滑四分之一圆轨道，使货物从轨道顶端无初,速度滑下，轨道半径,R,1,8,m,地面上紧靠轨道依,次排放两块完全相同的木板,A,、,B,，长度均为,l,2 m,，,图,1,质量均为,m,2,100 kg,，木板上表面与轨道末端相切,货

2、物与木板间的动摩擦因数为,1,，木板与地面间的动,摩擦因数,2,0,2,(,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小,相等，,g,取,10 m/s,2,),(1),求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力；,(2),若货物滑上木板,A,时，,木板不动，,而滑上木板,B,时，,木板,B,开始滑动，求,1,应满足的条件；,(3),若,1,0,5,，求货物滑到木板,A,末端时的速度和在,木板,A,上运动的时间,解析,(1),设货物滑到圆轨道末端的速度为,v,0,，由机械,能守恒定律得,m,1,gR,1,2,m,1,v,0,2,设货物在轨道末端所受支持力为,F,N,，由牛顿第二定律,得,F,N,m,1,g,m,1,v,

3、0,2,R,解得,F,N,3 000 N,由牛顿第三定律知，货物对轨道的压力为,3 000 N,，方,向竖直向下,(2),若滑上木板,A,时，木板不动，受力分析得,1,m,1,g,2,(,m,1,2,m,2,),g,若滑上木板,B,时，木板,B,开始滑动，由受力分析得,1,m,1,g,2,(,m,1,m,2,),g,解得,0,4,1,0,6,(3),1,0,5,，,货物在木板,A,上滑动时，,木板不动,设,货物加速度为,a,1,，由牛顿第二定律得,1,m,1,g,m,1,a,1,设货物滑到木板,A,末端时的速度为,v,1,，,由运动学公,式得,v,1,2,v,0,2,2,a,1,l,设在木板,

4、A,上运动的时间为,t,，由运动学公式得,v,1,v,0,a,1,t,解得,v,1,4 m/s,，,t,0,4 s,答案,(1)3 000N,，方向竖直向下；,(2)0,4,1,0,6,；,(3)4 m/s,0,4 s,规律总结,1,在命题方式上，高考以传送带、轨道、滑板为情,境居多，创新力度较大，对牛顿第二定律与运动,学的综合能力要求高，对摩擦力的分析往往是难,点，一般是多过程分析,2,解决该类问题时，判断物体间是否存在相对滑动,往往是思考问题的着眼点方法有整体法、隔离,法、假设法等,对点探究,题型一,功能关系的应用,例,1,如图,2,所示，传送带与水平面之间,的夹角为,30,，其上,A,、

5、,B,两点间的,距离为,l,5 m,，传送带在电动机的,带动下以,v,1 m/s,的速度匀速运动，,现将一质量为,m,10 kg,的小物体,(,可视为质点,),轻放,在传送带的,A,点，已知小物体与传送带之间的动摩,擦因数,3,2,，在传送带将小物体从,A,点传送带,B,点的过程中，,g,取,10 m/s,2,，求：,图,2,(1),传送带对小物体做的功；,(2),电动机做的功,解析,(1),根据牛顿第二定律知,mg,cos,mg,sin,ma,，,则物体上升加速度为,a,1,4,g,2.5 m/s,2,，,当物体的速度为,v,1 m/s,时，位移是,x,v,2,2,a,0,2 m,，,即物体

6、将以,v,1 m/s,的速度完成,4.8 m,的路程，,由功能关系得：,W,E,k,E,p,1,2,m,v,2,mgl,sin,255 J,(2),电动机做功使小物体机械能增加，同时小物体与传,送带间因摩擦产生热量,Q,，由,v,at,得,t,v,a,0,4 s,，,相对位移,x,v,t,v,2,t,0,2 m,，,摩擦生热,Q,mgx,cos,15 J,，,故电动机做的功为,W,电,W,Q,270 J,答案,(1)255 J,(2)270 J,规律总结,1,功能关系和能的转化与守恒定律不仅为解决力学,问题开辟了一条重要途径，同时也是分析解决电,学、热学等物理问题的重要方法历年高考中的,综合问

7、题均与功、能知识有关,2,应用功能关系解题时，务必要弄清楚哪些力做,功，做功的正负情况怎样，这些力做的功引起的,能量变化是怎样的，它又等于哪种形式的能量的,变化,针对训练,1,如图,3,所示，斜面轨道,AB,与水平面之间,的夹角,53,，,BD,为半径,R,4 m,的圆弧形轨道，,且,B,点与,D,点在同一水平面上在,B,点，轨道,AB,与,圆弧形轨道,BD,相切，整个轨道处于竖直平面内且,处处光滑，在,A,点处一质量,m,1 kg,的小球由静止,滑下，经过,B,、,C,两点后从,D,点斜抛出去，最后落在,地面上的,S,点时的速度大小,v,S,8 m/s,，已知,A,点距,地面的高度,H,10

8、,m,，,B,点距地面的高度,h,5,m,，,设以,MDN,为分界线，其左边为一阻力场区域，右,边为真空区域，,g,取,10 m/s,2,，,cos 53,0,6,，则：,图,3,(1),小球经过,B,点时的速度为多大？,(2),小球经过圆弧轨道最低处,C,点时对轨道的压力为,多大？,(3),小球从,D,点抛出后，受到的阻力,F,f,与其瞬时速度方,向始终相反，求小球从,D,点至,S,点的过程中，阻力,F,f,所,做的功,解析,(1),设小球经过,B,点时的速度大小为,v,B,，由机械,能守恒得,mg,(,H,h,),1,2,m,v,2,B,解得,v,B,10 m/s,(2),设小球经过,C,

9、点时的速度为,v,C,，对轨道的压力为,F,N,，则轨道对小球的支持力,F,N,F,N,，根据牛顿第,二定律可得,F,N,mg,m,v,2,C,R,由机械能守恒得,mgR,(1,cos 53,),1,2,m,v,2,B,1,2,m,v,2,C,联立以上各式得,F,N,43 N,(3),设小球受到的阻力为,F,f,，到达,S,点的速度为,v,S,，在,此过程中阻力所做的功为,W,，,由动能定理可得,mgh,W,1,2,m,v,2,S,1,2,m,v,2,D,又,v,D,v,B,解得,W,68 J,答案,(1)10 m/s,(2)43 N,(3),68 J,答题模板,题型二,选准“参考系”，处理传

10、送带类问题,例,2,(15,分,),如图,4,所示，质量为,m,1 kg,的滑块，,在水平力作用下静止在倾角为,30,的光滑斜面,上，斜面的末端,B,与水平传送带相接,(,物块经过此,位置滑上皮带时无能量损失,),，传送带的运行速度,为,v,0,3 m/s,，长为,L,1,4 m,；今将水平力撤去，,当滑块滑到传送带右端,C,时，恰好与传送带速度,相同,滑块与传送带间的动摩擦因数为,0,25,g,10 m/s,2,求：,(1),水平作用力,F,大小；,(2),滑块下滑的高度；,(3),若滑块进入传送带时速度大于,3 m/s,，,滑块在传送带,上滑行的整个过程中产生的热量,图,4,答题规范指导,

11、规范解答计算题，应做到以下四个,方面：,1,规范审题过程，深挖隐含条件；,2,规范解题过程，向步骤要高分；,3,规范书写表达，赢得教师感情分；,4,先列公式后代数，计算无误少失分,规范解答,(1),滑块受到水平推力,F,、重力,mg,和支持力,F,N,的作用处于平衡状态，水平推力,F,mg,tan,(2,分,),F,10,3,3,N,(1,分,),(2),设滑块从高为,h,处下滑，到达斜面底端时速度为,v,下滑过程机械能守恒：,mgh,1,2,m,v,2,，所以,v,2,gh,(1,分,),若滑块冲上传送带时的速度小于传送带速度，则滑块,在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；,根据动能

12、定理有：,mgL,1,2,m,v,0,2,1,2,m,v,2,(2,分,),所以,h,v,0,2,2,g,L,h,0,1 m,(1,分,),若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑,块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动；,根据动能定理有：,mgL,1,2,m,v,0,2,1,2,m,v,2,(2,分,),h,v,0,2,2,g,L,h,0,8 m,(1,分,),(3),设滑块在传送带上运动的时间为,t,，则,t,时间内传送,带的位移：,x,v,0,t,mgh,1,2,m,v,2,(1,分,),v,0,v,at,(1,分,),滑块相对传送带滑动的位移,x,L,x,(1,分,),相对滑动

13、产生的热量,Q,mg,x,(1,分,),Q,0,5 J,(1,分,),答案,(1),10,3,3,N,(2)0,1 m,或,0,8 m,(3)0,5 J,规律总结,1,传送带问题的问题实质是：问题中涉及的两物体,间有相对运动，且一般存在摩擦力，特别是滑动,摩擦力在求解这类问题时，首先要明确我们采,用的参考系是地面而不是传送带；其次，在分析,物理过程时除了要分析物体的受力情况外，还要,注意它们的初始运动状态，否则不可能正确认识,它们的运动过程，同时要意识到可能会存在临界,状态，必要时可通过画出过程示意图或,v,t,图,象，以及采用假设法等手段,(,有时可能需要边列式,边计算边判断,),2,在分析

14、能量的转化和守恒时，要防备,“,电动机,”,这一隐性物体对物理过程的影响，务必要从整体,上准确分析和把握能量的转化情况,(,哪些形式的能,量增加了？哪些形式的能量减少了？能量的转化,方向是怎样的？等等,),3,摩擦生热的计算一般有两种方法：一种是利用方,程,Q,F,f,x,相对,，另一种是利用能量的转化和守,恒这里需要注意两点：一是式中,x,相对,的意义和求,法；二是要知道热量是系统共有的,针对训练,2,(16,分,),如图,5,所示，在某货物转运场所，,有一个半径,R,0,8 m,的光滑的,1/4,圆弧,MN,，,处在,竖直面内，,N,点切线水平，且与一个足够长的水平,的传送带上表面,AB,

15、等高靠拢，开始时传送带不转,动，现在将一个质量,m,10,kg,的小物块从,M,点上,方,h,1,0 m,处的,C,点由静止释放，,刚好可从,M,点,滑入轨道，,不计空气阻力和,N,、,A,两点衔接处的能量,损失,传送带上表面与物块间动摩擦因数,0,15,，,g,取,10 m/s,2,求：,(1),物块滑到,N,点时对轨道的压力及在传送带上滑行的,时间；,(2),如果传送带逆时针转动起来，上表面有向左的速度,v,0,3,m/s,，物块以同样的速度向右从轨道,N,滑上传送,带,A,后，先向右运动再向左运动，第一次返回到,A,点,时的速度多大？,图,5,(3),在,(2),中，,物块经,A,、,N

16、,返回到弧面后，,再次滑下，,第,二次滑上传送带后运动的形式如何？时间多长？假设,每次离开传送带的时间是,1,s,，试画出从第二次滑上传,送带后在传送带上运动的,v,t,图象,(,反映出运动规律即,可,),解,析,(1),物块由,C,到,N,机械能守恒,mg,(,h,R,),1,2,m,v,2,(1,分,),在,N,点由牛顿第二定律，得,F,N,mg,m,v,2,R,(1,分,),联立,式并代入已知数据，同时由牛顿第三定律得,物块对轨道的压力,F,N,F,N,550 N,(1,分,),在传送带上运动有,mg,ma,1,(1,分,),t,0,v,a,1,(1,分,),联立,得,t,4 s,(1,分,),(2),传送带逆时针方向转动起来不影响物块向右滑动的,加速度，物块仍可滑到原来速度为零处，再反向运动,(2,分,),由,mg,ma,2,，知,a,2,g,|,a,1,|,物块反向加速到,v,0,3 m/s,时，,s,v,0,2,2,a,2,3 m,，尚未回到,A,点将随同传送带,一起匀速运动，直至返回,A,、,N,处所以到达,A,点时速,度为,3 m/s,(2,分,),(3),物块第二次从轨